本文關(guān)鍵詞：全向移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：本文從研究全向移動(dòng)機(jī)器人的控制系統(tǒng)為出發(fā)點(diǎn),以停車機(jī)器人系統(tǒng)為背景,針對(duì)全向移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)了一套通用的硬件控制平臺(tái),通過分析得到全向移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制算法與軌跡控制算法,最后通過軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn),并在設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)下進(jìn)行測(cè)試。本文首先針對(duì)停車機(jī)器人單機(jī)的功能需求進(jìn)行分析,對(duì)不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比,最后得到停車機(jī)器人單機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案。由于停車機(jī)器人采用的是全向輪作為移動(dòng)底盤,因此十分適合作為全向移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)載體。接著對(duì)麥克納姆輪進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的分析。為了得到全向移動(dòng)底盤的運(yùn)動(dòng)控制算法,對(duì)以四個(gè)麥克納姆輪組成的全向移動(dòng)底盤的運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行了分析。通過分析對(duì)比不同定位導(dǎo)航方式,最終確定以激光雷達(dá)加慣性導(dǎo)航組合導(dǎo)航作為停車機(jī)器人定位導(dǎo)航傳感器,實(shí)現(xiàn)停車機(jī)器人的自主定位導(dǎo)航。在這套定位傳感器的前提下,根據(jù)功能的設(shè)定與需求分析制訂了全向移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航策略,實(shí)現(xiàn)了行進(jìn)軌跡控制算法。針對(duì)停車機(jī)器人的功能需求,我們對(duì)控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)需要具備的功能要求進(jìn)行了分析,為全向移動(dòng)機(jī)器人設(shè)計(jì)了一套通用性的硬件平臺(tái)。硬件平臺(tái)主要包括了主控制器和I/O模塊。主控制器作為全向移動(dòng)機(jī)器人的大腦,主要實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制算法的,與其他系統(tǒng)的通訊以及決策。I/O模塊作為輔助模塊,主要用于傳感器輸入,停車機(jī)器人外部信息輸入等功能。首先從原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)分析,然后進(jìn)行部分仿真驗(yàn)證,最后設(shè)計(jì)PCB并制作出相應(yīng)的硬件平臺(tái)。然后通過這套硬件平臺(tái),對(duì)全向移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制與軌跡控制算法進(jìn)行驗(yàn)證。最后對(duì)整套控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述,分別分析了主控制器與I/O模塊的整體流程框圖。并深入的分析了主控制器中的軌跡控制應(yīng)用到PID算法。最后,將我們?cè)O(shè)計(jì)的這套控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)使用在停車機(jī)器人單機(jī)上,對(duì)硬件系統(tǒng)和我們的軟件算法進(jìn)行了驗(yàn)證測(cè)試。經(jīng)過測(cè)試,整套的硬件平臺(tái)運(yùn)行十分穩(wěn)定,控制算法也到達(dá)了預(yù)期設(shè)計(jì)的要求。很好的解決了全向移動(dòng)機(jī)器人的控制問題。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

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